高峰 张斌毅
呼和浩特旭阳中燃能源有限公司
摘 要：旭阳中燃能源有限公司复产后1#2#焦炉烟气经脱硝系统脱除NOx，余热锅炉系统对烟气进行降温并产生低压蒸汽，脱硫系统脱除烟气中SO2，除尘系统脱除烟气中颗粒物，最终排放烟气符合GB16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》相关规定。
关键词：低温天气；脱硫脱硝；改造
为满足2018年内蒙古自治区人民政府印发了《内蒙古自治区打赢蓝天保卫战三年行动计划实施方案》相关要求，呼和浩特旭阳中燃能源有限公司 1#2#焦炉为72 孔 4.3m 的焦炉，烟气量 250000Nm3/h，烟气温度为 240~330℃（按照 320℃进行设计）， NOx 含量在 700mg/m3，SO2 含量按照 100mg/m3进行设计，并结合现有的生产工艺，新建一套湿法脱硫脱硝系统。烟气先进行脱硝处理，处理后的烟气再进行脱硫处理，净化后的烟气经过脱硫塔直排。
1 脱硝
1.1 脱销工艺原理
选择性催化还原（SCR）法，即烟气通过装有催化剂的反应器内用氨作为还原剂来脱除氮氧化物。烟气中的氮氧化物一般由体积浓度约95%的NO和5%的NO2组成。脱硝反应按照下面的基本反应转化成分子态的氮气和水蒸气。
SCR主要反应方程式如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
上面第一个反应是主要的，因为烟气中几乎95%的NOX以NO的形式存在。
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脱硝反应示意图
1.2脱销运行过程中存在问题：
在脱销工艺试运行过程中，氨水量出现供给不足现象，本套脱硝工艺设计氨水量在350kg/h,运行过程中氨水量到165kg/h时，不再上涨，经检查发现，由氨水罐区到氨气蒸发器过程中，途径两级过滤器，由于内蒙天气气温较低，同时20%氨水内杂质较多，造成杂质结晶，导致二级过滤器堵塞，最终形成氨水量达不到，致使Nox达不到设计值。
1.3解决方案：
经过对二级过滤器清理，氨水量达到设计值，从而保证Nox数值达到炼焦工业化学污染物排放标准表6要求。
2脱硫
2.1脱硫工艺原理
采用石灰石粉（或石灰）湿法脱硫工艺。将石灰石粉（或石灰）与水按一定比例配成浆液，去脱硫塔喷洒。与余热锅炉来的烟气在塔中逆向接触，吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸钙（CaSO3）。浆液流入塔外的循环池，经风机强制曝气，亚硫酸钙被空气氧化成硫酸钙（石膏）。石膏浆液再经浆液泵送入真空皮带机脱水，生产含水10%湿石膏。
主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO3－，然后与加入的石灰石浆液反应，反应式如下：
SO2＋H2O→H2SO3（溶解）
H2SO3H＋＋HSO3－（一级电离）2H＋＋SO32－（二级电离）
石灰石的主要成分是CaCO3，在溶液中，SO32－和HSO3－与CaCO3反应：
CaCO3→Ca2＋＋CO32－（微溶解）
Ca2＋＋CO32－＋2H＋＋SO32－＋H2O→CaSO3·2H2O＋CO2↑
2H＋＋CO32－→H2O＋CO2↑
CaSO3的生成可加速CaCO3的溶解。当吸收液pH值控制得较低时（＜5.5）循环吸收液形成了CaSO3和Ca(HSO3)2的混合物，该混合物以缓冲液的形式存在，使吸收液的pH值保持相对平稳。
在塔外的浆液循环槽内，SO32－、HSO3－将通过充入空气进行强制氧化，其反应如下：
HSO3－＋1/2O2→HSO4－（1）
HSO4－＋H＋→SO42－ （2）
在吸收塔中，SO2首先从气相进入液相，电离成SO32－和HSO3－，碱性物从固相溶解进入液相，电离出Ca2＋和CO32－，这些离子随后在液相中发生反应。在循环氧化槽中，通过氧化空气的进入，亚硫酸钙中的极大部分被氧化成硫酸钙，仅有极少量的亚硫酸钙存在，硫酸钙通过结晶生成二水硫酸钙，即石膏。
CaCO3＋2H＋→Ca2+＋H2O＋CO2↑
Ca2+＋SO42－＋2H2O→CaSO4·2H2O
或 Ca2+＋2OH－＋2H+＋SO42－＋H2O→CaSO4·2H2O
脱硫系统的水平衡表如下
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2.2脱硫过程中存在问题
在线设备二氧化硫含量经常显示零，环保部门认定为无效数据，因此对脱硫工艺中无效数据，因此需进行工艺上调整。
2.3解决方案：
通过加入石灰石浆液控制ph值，一般通过ph值反馈值控制浆液流量。 浆液浓度是控制排出浆液走向的依据，浓度超过设定值进入脱水系统，浓度小于设定值浆液循环。浆液浓度过大会增大对管道的磨损，循环泵负荷加大，同时对反应 的正方向进行具有抑制作用。原设计浆液PH值5.5-6.5，经过大量实践，对石灰浆液进行多次配比，将脱硫浆液ph值确定4.5~5.3，从而保证二氧化硫含量在5mg/m3.
虽然采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，烟囱会冒“白烟”，但是内蒙古当地冬季气温低，持续时间长，即使采用半干法脱硫工艺，一年之中也会有6个月（当地供暖期为6个月）烟囱冒“白烟”。况且内蒙古当地的环保政策暂不要求烟囱“消白”处理，调研周边企业如大唐发电等都未对烟囱进行“消白”处理。考虑到以后环保政策的对“消白”的要求，选择在烟囱上增加“消白”预留口。
3颗粒物
3.1颗粒物控制工艺原理
采用二层捕雾除尘技术+顶部吸尘工艺流程，有效控制烟气中的颗粒物，使烟气中颗粒物含量在5mg/m3以下。
3.2粉尘仪运行过程中存在问题
由于湿法脱硫，在气温低下的内蒙冬季，烟气湿度可达23%，导致抽取式粉尘仪直通气体室内存在大量水汽，水汽携带的颗粒物富集于气体室内，导致测量的颗粒物出现波动较大，最大可到50mg/m3。
3.3解决方案：
为了保证气体室内处于干燥状态，分别尝试对粉尘仪测量杆增加伴热、进行保温等措施，但效果不佳，通过联系粉尘仪厂家，定制专用测量杆，方才解决此项问题，最终使颗粒物数据趋于稳定状态。
4结语
综合以上分析，与半干法脱硫工艺相比较，石灰石-石膏湿法脱硫工艺除了投资费用少，还具有运行费用低，脱硫效率高，操作稳定等优点，虽然在低温条件下存在些许瑕疵，但通过技术手段可以得到有效治理。
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